11.4. Пентозофосфатный путь окисления глюкозо-6-фосфата

Пентозофосфатный путь окисления глюкозо-6-фосфата — это цепь последовательных химических превращений глюкозы, в ре­зультате которых образуются энергия и пентозы, необходимые для синтеза нуклеиновых кислот, нуклеотидов и коферментов, а также восстановленная форма НАДФ (НАДФН₂).

В пентозофосфатном пути можно выделить окислительный и неокислительный пути образования пентоз.

Окислительный путь включает две реакции дегидрирования, в которых акцептором водорода служит НАДФ. Во второй из этих реакций одновременно происходит декарбоксилирование — угле­родная цепь укорачивается на один атом углерода и получаются пентозы:

Распад шести молекул глюкозо-6-фосфата начинается с их де-

гидрирования в 6-фосфоглюконо-8-лактон, который, присоеди­няя Н₂0, превращается в 6-фосфоглюконовую кислоту. После­дняя окисляется в З-кето-6-фосфоглюконовую кислоту, которая, декарбоксилируясь, превращается в 0-рибулозо-5-фосфат:

На втором этапе шесть молекул рибозо-5-фосфата превращает­ся в пять молекул глюкозо-6-фосфата.

В процессе пентозного цикла из шести молекул глюкозо-6-фосфата расщепляется одна молекула. Суммарная реакция:

Значение цикла не только в генерации энергии (36 молекул АТФ), но и в образовании пентозы, . Например, восста­новленный НАДФН₂ используется в различных процессах синте­за, в частности при синтезе жирных кислот, а пентозы — в био­синтезе нуклеиновых кислот.

В организме в целом различные пути распада углеводов зависят от физических условий, интенсивности работы. Гликолиз и аэроб­ный (дихотомический) путь имеют большее значение, чем пентозный путь.

11.5. Биосинтез углеводов

Анаболизм углеводов характеризуется процессами биосинтеза глюкозы и гликогена в тканях.

Биосинтез глюкозы. Гликонеогенез — биосинтез глюкозы в тка­нях из неуглеводных компонентов — может проходить за счет про­межуточных продуктов обмена углеводов, жиров, белков (пирови­ноградная, яблочная, щавелево-уксусная, а-кетоглутаровая, ян­тарная кислоты и т. д.).

Глицерин и его производные включаются в процесс биосинтеза глюкозы после превращения в фосфодиоксиацетон. Другие ука­занные метаболиты первоначально переходят в енольную фор­му — 2-фосфоенолпировиноградную кислоту. Затем две молекулы фосфоенолпирувата образуют глюкозо-6-фосфат путем обратимых реакций гликолиза (рис. 11.4).

Многие этапы превращения метаболитов гликолиза и биосин­теза глюкозы обратимы. Биосинтез глюкозы из пировиноградной кислоты и фруктозо-1,6-дифосфата имеют обходные пути.

Биосинтез гликогена (гликогенез). Значительная часть глюкозы, поступающей в клетки при пищеварении, превращается в глико­ген — запасной полисахарид, расходуемый организмом в интерва­

лах между приемами пищи. Гликоген по строению сходен с крах­малом. Перенос молекулы глюкозы для синтеза гликогена осуще­ствляется при помощи уридиндифосфатглюкозы (УДФ-глюкозы), которая образуется при взаимодействии глюкозо-1-фосфата с УТФ. С УДФ-глюкозы затем молекула глюкозы переносится на гликоген: УДФ-глюкоза + (глюкоза → УДФ + (глюкоза _{+ 1}

Реакцию катализирует гликогенсинтетаза (глюкозилтрансфераза), при этом в молекулах гликогена с невосстанавливающего конца образуются 1,4-гликозидные связи. С участием фермента 1,6-гликозилтрансферазы формируются ветвления. Так синтези­руются огромные молекулы с молекулярной массой 1...100 млн, содержащие от 6 тыс. до 1 млн глюкозных остатков. Синтез моле­кулы гликогена происходит с затратой энергии двух молекул АТФ на каждую молекулу глюкозы, включающуюся в гликоген. Глико­ген образуется во всех клетках организма, но в наибольшем коли­честве в клетках печени (2...6 %) и мышечной ткани (0,5...2 %).